Adams柔性体例子—机器人Adams虚拟实验详细步骤

一、Ansys和ADAMS柔性体转化问题的详细步骤1.进行单元类型定义，实体可选solid 45,质量单元选择mass21；2.编辑mass21质量单元preprocessor－>real constant->add/edit/delete在对话框中填写属性，一般要很小的数值，如1e-5等；3.设置材料特性，要求有弹性模量（一般为2e11），泊松比（一般为0.3），密度（如钢为7850）这些参数；4.建立几何模型，使用solid 45进行划分网格，5.建立keypoints，此处注意，创建的keypoints的编号不能与模型单元的节点号重合，否则会引起原来的模型变形；6.选择mass21单元对5中建立的keypoints进行网格划分，建立起interfacenodes，在导入adams后这些interface nodes会自动生成mark点，通过这些点和其他刚体或柔体建立连接；7.建立刚性区域（在ADAMS作为和外界连接的不变形区域，必不可少的），preprocessor－>coupling/ceqn->rigid region,选择interface nodes附近的区域的nodes与其相连，由于连接点的数目必须大于或等于2，所以刚性区域至少两个；先选择interface node，单击Apply，再选周围的nodes。

8.执行solution->ADAMS connection->Export to ADAMS命令，要选择的节点为7中建立刚性区域的节点（仅仅是interface nodes），输出单位就选SI就行；即可生成*.mnf文件。

不需要对任何节点作任何自由度的限制。

附：catia导入ansys方法先将catia文件以model格式另存，打开ansys, file/import/catia…在打开的对话框中选择model格式的catia文件，就可以了。

1.把需要柔性化的零件（以轴承外圈为例）导入abaqus，设置材料等。

2.在分析步中创建两个分析步如下图。

step-1具体设置如下图，线性摄动中选择频率。

在红方框中，输入15表示提取15阶模态。

step-2具体设置如下图，线性摄动中选择子结构生成。

在基本信息中输入子结构标识符Z（101）可以随意取名。

在选项中设置保留的模态。

3.在相互作用中建立RP点，然后创建MPC约束，选择RP点为控制点，内沟道为从结点。

4.在载荷中设置边界条件。

在step-1中创建BC-1：完全固定RP点。

在step-2中创建BC-2：保留RP点的6个自由度。

5.生成网格6.点击模型—编辑关键字—Model-1 输入如下代码（红色后面部分）：*Substructure Generate, overwrite, type=Z101, recovery matrix=YES,MASS MATRIX=YES *FLEXIBLE BODY,TYPE=ADAMS*ELEMENT RECOVERY MATRIX, POSITION=AVERAGED AT NODESS,E,7.提交并分析作业。

8.接下来生成mnf文件：打开Abaqus Command，切入E盘，进入保存目录如E:\zysxmsdjc\abaqus\rouxinghua然后输入如下代码：（红色字体分别为保存名、作业名）abaqus adams job=youxing substructure_sim=youxing_Z101model_odb=youxing length=mm mass=tonne time=sec force=N9.打开adams，右键点击外圈，选择柔性化，点击导入，导入mnf文件。

即可完成外圈的柔性化。

成绩采用ADAMS和MATLAB建立机械装置或机电装置虚拟样机——四足机器人建模与仿真实验报告院（系）名称自动化科学与电气工程专业名称控制工程学生学号0学生姓名0指导教师02016年4月一、实验背景1. 参照自然界四足哺乳动物如猫狗的运动形式，对四足机器人进行建模，结合虚拟样机技术软件ADAMS，对四足机器人进行步态规划、运动学和动力学分析，使四足机器人模型良好运行。

2. 利用拉格朗日能量法建立四足机器人坐标系并对四足机器人进行运动学分析。

3.在Solidworks中建立四足机器人三维模型，之后将三维模型导入至虚拟样机软件ADAMS中，在ADAMS中建立虚拟样机模型，并利用样条曲线来规划机器人的运动轨迹，进行仿真，实现机器人的直线行走。

二、实验原理2.1 研究对象背景分析移动机器人按移动方式大体分为两大类；一是由现代车辆技术延伸发展成轮式移动机器人（包括履带式）；二是基于仿生技术的运动仿生机器人。

运动仿生机器人按移动方式分为足式移动、蠕动、蛇行、游动及扑翼飞行等形式,其中足式机器人是研究最多的一类运动仿生机器人。

自然环境中有约50％的地形，轮式或履带式车辆到达不了，而这些地方如森林，草地湿地，山林地等地域中拥有巨大的资源，要探测和利用且要尽可能少的破坏环境，足式机器人以其固有的移动优势成为野外探测工作的首选，另外，如海底和极地的科学考察和探索，足式机器人也具有明显的优势，因而足式机器人的研究得到世界各国的广泛重视。

现研制成功的足式机器人有1足，2足，4足，6足，8足等系列，大于8足的研究很少。

曾长期作为人类主要交通工具的马，牛，驴，骆驼等四足动物因其优越的野外行走能力和负载能力自然是人们研究足式机器人的重点仿生对象。

因而四足机器人在足式机器人中占有很大的比例，四足机器人的研究深具社会意义和实用价值。

2.2 研究对象数学模型分析四足机器人整体结构由躯体、左前腿、右前腿、左后腿、右后腿五部分组成。

四足机器人的设计为两腿包含两个关节，分别为髋关节和膝关节，在关节位置添加驱动，这两个驱动为主动自由度，小腿为被动自由度。

ADAMS柔性体运动仿真分析及运用摘要：ADAMS（Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为。

本文介绍了ADAMS软件及其在柔性体运动仿真分析中的应用，包括柔性体建模、刚-柔耦合系统模拟、柔性体动力学分析和柔性体控制策略等方面。

1.引言ADAMS是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，由美国MSC Software公司开发。

它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为，广泛应用于机械系统设计、优化和性能评估等领域。

柔性体是一种具有形变和弯曲等特性的物质，出现在很多工程和机械系统中。

ADAMS软件能够对柔性体运动进行仿真分析，帮助工程师更好地理解和预测柔性体系统的运动行为。

2.ADAMS柔性体建模在ADAMS中，柔性体可以通过素材法（Material Subsystem）进行建模。

素材法是一种基于连续介质力学的方法，将物体划分为多个微小单元，并根据其材料性质和力学行为进行建模。

通过调整单元的尺寸和连接方式，可以模拟各种不同的柔性体结构和形变行为。

3.刚-柔耦合系统模拟在实际工程中，往往存在着刚体和柔性体相互作用的情况，这就需要进行刚-柔耦合的系统模拟。

ADAMS可以通过使用接触、连接和约束等功能来实现刚-柔耦合系统的建模。

例如，在汽车悬挂系统中，车轮和车身之间存在接触和连接关系，同时车身又是一个柔性体，这就需要通过ADAMS进行刚-柔耦合系统模拟。

4.柔性体动力学分析ADAMS可以对柔性体系统进行动力学分析，包括振动分析、形变分析和动态响应分析等。

通过设置初始条件和加载条件，可以对柔性体系统的运动行为进行模拟和分析。

例如，在机械臂系统中，可以通过ADAMS对机械臂的振动和形变进行分析，进而优化机械臂的结构设计和控制策略。

5.柔性体控制策略在柔性体系统中，控制策略对于保持系统的稳定性和精确性起着重要作用。

ADA MS中的柔性体分析研究3赵希芳(南京电子技术研究所,　江苏南京210013)摘　要:在系统动力学分析中,柔性体的分析是一大难点。

文中对ADAMS软件中的柔性体处理方法进行了总结,并详细介绍了生成及使用柔性体过程中的关键问题。

关键词:ADAMS;柔性体;模态中图分类号:T B115 文献标识码:A 文章编号:1008-5300(2006)03-0062-03A Study on Flexible Body Using ADA MSZHAO Xi2fang(1.N anjing R esea rch Institute of E lectronics Technology,　N anjing210013,Ch ina)Abstract:Analysis of Flexible Body is a difficult p r oble m in syste m dyna m ics analysis.I n this paper,meth2 ods of flexible body analysis are summaried up,and key points in the p r ocess of generating and using flexible body are described.Key words:ADAMS;flexible body;module0　引　言ADAMS是美国MD I公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

对系统动力分析而言,结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。

ADAMS中的所有物体均以刚体定义,忽略结构柔度对系统的影响,一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力,因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。

一、Ansys和ADAMS柔性体转化问题的详细步骤1.进行单元类型定义，实体可选solid 45,质量单元选择mass21；2.编辑mass21质量单元preprocessor－>real constant->add/edit/delete在对话框中填写属性，一般要很小的数值，如1e-5等；3.设置材料特性，要求有弹性模量（一般为2e11），泊松比（一般为0.3），密度（如钢为7850）这些参数；4.建立几何模型，使用solid 45进行划分网格，5.建立keypoints，此处注意，创建的keypoints的编号不能与模型单元的节点号重合，否则会引起原来的模型变形；6.选择mass21单元对5中建立的keypoints进行网格划分，建立起interfacenodes，在导入adams后这些interface nodes会自动生成mark点，通过这些点和其他刚体或柔体建立连接；7.建立刚性区域（在ADAMS作为和外界连接的不变形区域，必不可少的），preprocessor－>coupling/ceqn->rigid region,选择interface nodes附近的区域的nodes与其相连，由于连接点的数目必须大于或等于2，所以刚性区域至少两个；先选择interface node，单击Apply，再选周围的nodes。

8.执行solution->ADAMS connection->Export to ADAMS命令，要选择的节点为7中建立刚性区域的节点（仅仅是interface nodes），输出单位就选SI就行；即可生成*.mnf文件。

不需要对任何节点作任何自由度的限制。

附：catia导入ansys方法先将catia文件以model格式另存，打开ansys, file/import/catia…在打开的对话框中选择model格式的catia文件，就可以了。

虚拟样机仿真与测试实验报告一、实验目的（1）了解ADAMS软件的建模和分析方法；（2）初步掌握ADAMS进行机构参数化建模的方法；（3）初步掌握ADAMS添加运动约束、运动驱动、仿真分析、参数测量。

二、实验内容及参数图所示为某机器的曲柄滑块机构，圆盘1以n=60r/min的转速逆时针旋转，在滑块的端部作用有载荷F，F的方向与滑块运动的方向相反。

已知：圆盘1的半径R=301mm，厚度δ=100mm，材料密度为7.8×10-3kg/cm3；连杆2长度L=1330mm，宽度w=150mm，厚度δ=50mm，质量Q=65kg，惯性矩Ixx=6.9kg·m2，Iyy=6.80kg·m2，Izz＝0.132kg·m2，滑块3长度L=400mm 高度h=300mm，厚度δ=300mm，材料为黄铜。

试进行以下的建模和分析：(1) 分别在ADAMS和MATLAB中计算滑块的位置、速度和加速度，并比较计算结果。

(2) 载荷F=10kN时，确定所需的圆盘驱动力矩。

(3) 设置驱动力矩，测量滑块的位置和速度。

对此机构在ADAMS环境下建立模型，设置约束，并利用ADAMS对曲柄滑块进行运动分析，并绘制运动曲线。

三、实验步骤（1）启动ADAMS程序（2）检查和设置建模基本环境（3）几何建模（4）施加约束力（5）对曲柄滑块机构进行仿真分析（6）仿真分析后处理四、计算机求解结果与分析（1）ADAMS环境下的计算结果：TIME (sec) X (m) V(m/s) A(m/s) M(N*m)0.0000 1.700000 0.000000 -15.09085 98.80200 0.0250 1.695299 -0.3751346 -14.82142 1001.581 0.0500 1.681373 -0.7361974 -13.98839 1835.062 0.0750 1.658745 -1.068336 -12.59562 2536.051 0.1000 1.628254 -1.363140 -10.72937 3061.189 0.1125 1.610399 -1.492081 -9.811443 3264.860 0.1375 1.570272 -1.709107 -7.526801 3503.577 0.1625 1.525445 -1.867225 -5.097742 3559.868 0.2000 1.452706 -1.989229 -1.422218 3364.103 0.2250 1.402771 -1.995746 0.8754129 3105.036 MATLAB环境下的计算结果（抽取部分值）：Time | s| v| a0.000000| 1.690000| 0.000000|-15.0908480.027778| 1.684201|-0.415931|-14.7396330.055556| 1.667072|-0.812560|-13.7085580.083333| 1.639405|-1.171828|-12.0644010.111111| 1.602462|-1.478115|-9.9149580.138889| 1.557892|-1.719292|-7.4026520.166667| 1.507622|-1.887551|-4.6938370.194444| 1.453733|-1.979864|-1.9634310.222222| 1.398318|-1.997964| 0.6239700.250000| 1.343368|-1.947787| 2.933331比较ADAMS与MATLAB中的计算结果，得：ADAMS与MATLAB中的计算结果比较近似，在滑块位移的计算中存在千万分位上的误差，在滑块速度和加速度的计算中存在万分位上的误差。

ADAMS柔性体-刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a）刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形，现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。

但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。

对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。

2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。

柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。

对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大，参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。

…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来，他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后，有限元模型的各个节点有一定的自由度，这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。

由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大，对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析，如果构建在振动时，某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。

ADAMS 柔性体运动仿真分析及运用焦广发，周兰英（理工大学机械与车辆工程学院100081）摘要介绍了ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中生成柔性体的几种方法,并构建机械系统仿真模型.通过一个实例验证了ADAMS 柔性体运动仿真分析的实效.关键词:ADAMS 柔性体运动仿真继电器Application of ADAMS flexible body kinetic simulationJiao guangfa Zhou lanying(Beijing institute of technology ,school of mechanical and vehicular engineering , Beijing 100081 )Abstract Introduced the basic theory of ADAMS flexible body and some methods of adding flexible bodies to a model to study the dynamic characteristics of the mechanical system1,constructed mechanical system simulation model1 Tested the validity of the ADAMS flexible kinematical simulation through an example1.Key words :ADAMS Flexible body Kinetic simulation relayADAMS全称是机械系统自动动力学分析软件,它是目前世界围最广泛使用的多体1系统仿真分析软件,其建模仿真的精度和可靠性在现在所有的动力学分析软件中也名列前茅.机械系统动力学仿真分析是机械设计的重要容,过去分析时建立的模型,其构件都是属于刚体,在作运动分析时不会发生弹性变形.而实际上,在较大载荷或加、减速的情况下,机构受力后会有较大的变形和位移变化,产生振动.ADAMS的分析对象主要是多刚体,但ADAMS 提供了柔性体模块,运用该模块可以实现柔性体运动仿真分析,以弹性体代换刚体,可以更真实地模拟出机构动作时的动态行为,同时还可以分析构件的振动情况[1].一、ADAMS 柔性体理论及生成柔性体的几种方法ADAMS 柔性模块是采用模态来表示物体弹性的,它基于物体的弹性变形是相对于连接物体坐标系的弹性小变形,基金项目：北京市重点学科建设（XK100070424）；北京理工大学基金（0303E10）作者简介：焦广发（1982—），男，河北人，硕士，主要研究方向为动力学仿真，有限元分析和表面涂层技术. 同时物体坐标系又是经历大的非线性整体移动和转动这个假设建立的.其基本思想是赋予柔性体一个模态集,采用模态展开法,用模态向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述其变形运动.ADAMS 柔性模块中的柔性体是用离散化的若干个单元的有限个结点自由度来表示物体的无限多个自由度的.这些单元结点的弹性变形可近似地用少量模态的线性组合来表示.ADAMS 提供了四种生成柔性体的方法,对于外形简单的构件,可以采用直接生成柔性件的方法,即拉伸模式；对于外形复杂的构件,可以采用先建刚性件, 再进行网格划分的模式, 即构件网格模式(Solid).1) 拉伸法生成柔性体:首先要确定拉伸中心线,再定义截面半径、单元尺寸、材料属性等,最后定义好柔性体跟其它构件的连接点即外连点,就可以生成柔性体.模型生成柔性件的同时生成模态中性文件,该模态中性文件中包含了柔性件的质量、质心、转动惯量、频率、振型以及对载荷的参数因子等信息.将模型中原有的刚体件上的运动副修改在柔性件上,使柔性件与模型上的其它构件连接起来,同时删除无效的刚性件.这样可以使模型保持原有的自由度,从而实现柔性构件的运动仿真运算.2)几何外形法生成柔性体:这种方法是将几何体的外形所占用的空间进行有限元离散化,几何体既可以是在ADAMS/View中创建的,也可以是从其他CAD软件中导入的模型.这种方法首先要定义柔性件的附着点,即柔性件与其它构件的连接点.定义好附着点后,需要在附着点的附近的网格结点上选取适当数量结点作为力的作用点,作用点的数量和位置根据模型精度的需要来选取.最后,将选取的结点转换成ADAMS 的标识ID后,就可以生成模态中性文件.用这种方法与拉伸法相比,拉伸法创建的柔性体是六面体单元,而几何外形法生成的柔性体是四面体单元.一般来说六面体单元要比四面体单元要好些.3)导入有限元模型的网格文件创建柔性体：在ADAMS/AutoFlex的Flexbody 中选择Import mesh项，然后输入网格文件名，最后定义网格的材料属性，壳单元的厚度和计算的模态数，就可以导入柔性体，但是应用围很小，只能输入Natran的bdf网格文件和I-DEAS的universal网格文件[2].4）利用ANSYS的宏命令生成ADAMS 柔性体：ANSYS是一个多重物理有限元分析软件,适用于各种复杂的、跨领域的分析设计.ANSYS与ADAMS之间的双向数据接口可以方便地处理柔性体部件对机械系统运动的影响,并得到基于精确动力学分析结果的应力应变分析结果,从而提高分析水平.通过ADAMS软件与ANSYS 软件之间的接口,可以很方便的考虑柔性体部件对机械系统运动的影响,并得到基于精确动力学仿真结果的应力应变分析结果,提高分析精度.ANSYS程序在生成柔性体部件的有限元模型之后,利用ADAMS宏命令可以很方便地输ADAMS软件所需要的模态中性文件Jobname.mnf 此文件包含了ADAMS中柔性体的所有信息.在ADAMS软件中直接读入此文件即可看到柔性体部件的模型,指定好柔性体与其它部件的连结方式, 并给系统施加必要的外载后即可进行系统的动力学仿真[3].二、实例分析本文主要应用ADAMS提供的几何外形法生成柔性体.1.应用solidworks软件建立继电器三维实体模型，模型由衔铁、顶支架、底支架、触头、动簧片、动断静簧片、动何静簧片等组成，在建立模型过程中，对模型作了简化，省略了线圈、磁铁等部件，结构如图：1.顶支架2.动簧片3.动断静簧片4.触头5.动簧片6.动合静簧片7.衔铁8.挡圈9.底支架图1 三维软件模型2.建立模型后，生成Parasolid格式，保存于ADAMS的工作目录下.3.导入ADAMS中，并定义各部件的材料属性，同时ADAMS自动计算出转动惯量和质量.对各个部件进行约束.在这里对结构进行了简化，忽略了电学的干扰，只考虑机械结构之间的相互关系.首先用固定副把顶支架和底支架与固定在一起，然后固定动簧片，动断静簧片，动合静簧片，还要把触头与衔铁固定在一起，最后在衔铁与底支架之间施加旋转副，由于触头与动簧片接触，动合静簧片，动断静簧片之间也产生接触力，因此在这些部件之间也要定义接触.因为这次主要是为了验证柔性体的仿真，忽略了电磁学问题，同时也可忽略掉顶支架和底支架，因此把顶支架和底支架设置为哑物体，并对部分构件设为透明如图2所示.经简化后，在旋转副上加正弦驱动力来模拟电磁铁产生的吸附力，驱动力为9.5d *sin(1200* time)，再进行仿真.设置仿真时间为0.015s,步长为0.000025s,由于动簧片为刚性体，当触头与动簧片接触时就会发生错误，当时间步长足够小时，也会发生穿透现象.1.衔铁2.动簧片3.动合静簧片4.动断静簧片5.触头6.衔铁7.底支架图2 简化后的模型4.把关键部件改变为柔性体。

ANSYS与ADAMS联合柔性仿真详细步骤下面是ANSYS与ADAMS联合柔性仿真的详细步骤：第一步：建立ANSYS模型1.根据系统的实际情况，使用ANSYS软件建立结构有限元模型。

在建立模型时，需要考虑结构的几何形状、材料特性、边界条件等。

2.对模型进行网格划分，确保模型的几何形状能够被分割成小单元。

划分网格时，需要根据模型的复杂程度和计算资源的限制进行权衡。

3.为模型定义材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。

这些参数可以根据实际的材料测试数据或者经验值进行定义。

第二步：进行结构有限元分析1.定义加载条件，包括施加在模型上的力、力矩、温度等。

这些加载条件可以来自实际的工作环境或者通过其他仿真方法得到。

2.进行结构有限元分析，求解模型的应力、应变、位移等机械响应。

ANSYS提供了许多求解器，可以根据具体的问题选择合适的求解器。

3.对分析结果进行后处理，包括查看位移、应变云图、应力云图等。

这些结果可以用于评估模型的性能以及设计的合理性。

第三步：导出ANSYS模型至ADAMS1.将ANSYS的分析结果导出至ADAMS软件。

可以选择导出位移、应变等关键结果，并将其作为ADAMS仿真模型的输入。

2.导出过程中需要注意单位的一致性，确保ANSYS模型的尺度与ADAMS模型相匹配，以便于后续的关联分析。

第四步：建立ADAMS模型1.在ADAMS中建立多体动力学模型。

根据系统的实际情况，可以使用ADAMS软件提供的部件库，选择合适的刚体、活动副等进行建模。

2.在模型中引入柔性部件，即ANSYS导出的有限元结果，并与刚体连接起来。

确保柔性部件的位置、方向、刚度等参数与ANSYS模型相匹配。

第五步：进行多体动力学分析1.定义加载条件，包括施加在模型上的力、力矩、速度等。

根据实际的工作环境，可以模拟不同的工况进行分析。

2.进行多体动力学分析，求解模型的运动学和动力学响应。

ADAMS提供了各种求解器和控制算法，可以根据具体的问题选择合适的求解方法。

机器人设计与仿真基于Adams与Matlab的案例分析与实现机器人设计与仿真是现代机器人工程领域的核心内容。

这个系列课程旨在帮助学习者掌握使用Adams和Matlab工具进行机器人设计、建模、控制算法开发和仿真分析的技能。

通过理论讲解和实践案例分析，学习者将了解机器人设计的基本原理和方法，并学会将其应用于实际机器人项目中。

课程共分为：基础篇以机械结构中常见机构为仿真示例，其中包含了平面四杆机构、凸轮机构、滑轮组、带传动、齿轮传动等，讲解了Adams/View的操作技巧和实战运用。

学员可：1、掌握Adams/View仿真基本流程。

2、掌握机械结构中常见机构的工作原理。

3、熟练Adams/View在机械系统仿真时常用模块及功能。

4、掌握在Adams中建立柔性体的流程。

5、熟悉Adams和MATLAB机电联合仿真技巧。

强化篇结合串联机器人、并联机器人、特种机器人及机器人控制系统的相关理论知识，运用MATLAB及Adams软件的编程和动力学仿真的强大功能，快速入门机器人领域。

学员可：１、熟悉机器人相关理论知识；２、掌握机器人基础性分析流程３、掌握MATLAB和Adams软件联合验证仿真以串联机器人作为机器人领域的入门，本小节主要以串联机器人的运动学建模、雅可比矩阵及奇异性分析、工作空间分析、轨迹规划及动力学分析为核心内容，通过理论建模，MATLAB编程计算，Adams仿真求解验证的方式，帮助各位学员更加深入理解机器人的基础理论知识。

以并联机器人中两种常见机器人（Delta、Stewart）为主要研究对象，讲解了并联机器人的基础性理论知识和仿真流程，同时，对Stewart平台通过MATLAB编程的方式进行了结构优化，通过Adams的仿真验证了优化结果。

简介特种机器人的发展状况，以四足机器人为研究对象，对其进行了运动学分析和关节空间轨迹规划，在通过MATLAB和Adams联合仿真的方式实现了四足机器人的行走。

Adams柔性体仿真后查看应力应变首先说明，如果想查看柔性体应力计应变，则mnf文件中必须包含模态应力及应变信息。

下面是我建立的模型。

一个简单的四连杆机构，连杆是柔性体。

进行仿真后进入后处理界面。

首先在ADAMS/View中加载ADAMS/Durability模块，这是柔性体后处理（针对应力及应变的后处理）画曲线和观察动画的前提。

（1）画曲线通过以下路径“Tool-->>Plugin Manager”，在对话框中“Load”一栏对应的ADAMS/Durability打勾。

Step1 查看仿真过程应力及应变最大值以及相应的节点号，以便于下面输出曲线时选择相应的节点。

在主菜单Durability一栏下选择Hot Spots Table，出现Hot Spots Information 对话框，通过此对话框，可以得出得到在仿真过程中各个节点的最大应力。

下图显示仿真过程中最大mises应力。

Step2 进入后处理模块ADAMS/Postprocessor在主菜单Durability一栏下选择Nodal Plot，出现以下对话框。

在Flexible Body 一栏选择柔性体名称，在Select Node List一栏输入想要查看的节点编号，选择Stress或Strain等相关选项，点击确定。

Step3 在窗口区，鼠标右键选择load plot进入画曲线窗口。

在Source选项中选择“Result Sets”，result set里面选择“**_STRESS”，进一步往下选择所需要的输出即可以画曲线了。

如上图所示则画出了我建立的模型中node_371的Mises应力时间曲线。

见下图（2）观察动画功能在加载ADAMS/Durability模块后在窗口区右键选择Load Animation进入动画现实界面。

在下端Contour Plots 选项卡下选择“Contour Plot Type”选项，根据需要选择Deformation （变形）或者Von Mises Stress（米塞斯应力）等等。

ANSYS与ADAMS进行联合柔性仿真基本思路：在ANSYS进行.mnf文件输出，然后把输出的.mnf文件输入ADAMS，进行零件更换。

然后在ADAMS 进行加载约束，仿真，查看结果。

软件:ANSYS10,ADAMS 2007 R3具体步骤：一ANSYS输出.mnf柔性文件1.1 建立单元单元1：solid45 或者其他3D单元单元2：MASS21,此单元只用于连接点单元设置弹性模量，泊松比，密度3个参数1.2导入模型（.x_t）或者建立模型完成后，创建连接点，ANSYS要求必须是2或者2个以上的连接点创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个keypoints。

具体方法，看个人而定。

1.3 划分单元对体用3D单元划分，我选用meshtool方法接下来设置real constants，这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置对MASS21 进行设置。

然后对连接点，即keypoints进行单元划分：先设置keypoints 属性，如下然后划分单元，用meshtool, 对keypoints划分单元，结果如下如下图1.4建立刚性区域刚性区域都是节点=连接节点+刚柔接触的面上所有节点在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点首先得按如下2个图片进行主节点和从节点节点组合。

（或者用循环语句也行）1.4.1建立主节点component选择1个主节点，即连接节点。

接下来Cname 命名就ponet就这样创建完毕。

按照此方法，对另外一个连接点，建立一个componet。

在这个例子里，命名为m2.1.4.2建立从节点componet首先选中2个圆柱面。

（对1个圆柱孔操作）然后选择这2个面上所有节点，操作如下：点击OK，就可以了。

接下来命名好，就完成从节点的componet按照上述方法，对另外一个连接点和圆柱面上的节点，建立2个componet1.4.3组装主节点和从节点component，形成1个ASSEMBL Y按照这个方法，对另外一对主节点和从节点component进行组装。

ADAMS虚拟实验ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)是Mechanical Dynamics Inc．开发的一个多体动力学软件，在机械领域得到广泛应用（其中汽车行业使用率为43%）。

针对汽车工业，MDI和大型汽车制造企业联合开发了ADAMS/CAR、ADAMS/DRIVER等专用模块，大大方便了车辆零部件、总成以及整车的建模和仿真工作，并提高了仿真计算精度。

i.ADAMS的主要功能ADAMS可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。

ADAMS/FLEX将多体动力学建模方法与大位移、非线性分析求解功能相结合，并且提供与其它CAE软件，如有限元分析软件ANSYS等的集成接口，可以方便的考虑零部件的弹性特性，建立多体动力学模型。

用ADAMS/Car，车辆工程师们可以将设计好的车辆置于不同的路况条件下进行相同的测试，且仅用比原来在真实的实验室或者试验场地上测试少得多的时间。

ii.ADAMS的主要特点以下是对在进行车辆建模和分析时最有可能用到的功能、模块的简单介绍。

ADAMS软件提供了四种用于动力学仿真的轮胎模型，即Fiala模型，UA模型，Smithers模型，用户自定义模型。

轮胎侧偏特性、垂直特性、外倾特性等参数可通过平板式轮胎静力学试验台测定。

ADAMS/Flex提供ADAMS与有限元软件之间的双向数据交换接口，利用它与ANSYS、MSC/NASTRAN、ABAQUS、I-DEAS等软件的接口，可以方便的考虑零部件的弹性特性，建立多体动力学模型，以提高系统的仿真精度。

ADAMS/Controls可以通过简单的继电器、逻辑与非门、阻尼线圈等建立简单的控制机构，或者利用在通用控制系统软件（如：MATLAB、MATRIX、EASY5）中建立的控制系统框图，建立包括控制系统、液压系统、气动系统和运动机械系统的仿真模型。